Innehåll
- Grundläggande förståelse för alternativ skarvning
- Exon Hoppa
- Ömsesidigt exklusiva exoner
- Alternativ 3 'Acceptorwebbplatser
- Alternativa 5-givarsidor
- Intronretention
Alternativ skarvning är en integrerad del av den biologiska mångfalden. Olika arter använder dessa mekanismer för att utföra regleringsfunktioner. Den största fördelen med skarvning är att flera proteiner kan bildas från en enda gen genom skarvning av introner och exoner. Dessa mekanismer kan emellertid också orsaka olika sjukdomar om de inte regleras. De vanligaste mekanismerna är exonhoppning, ömsesidigt exklusiva exoner, alternativa acceptorsajter, alternativa givarsidor och intronretention.
Grundläggande förståelse för alternativ skarvning
••• Comstock / Comstock / Getty ImagesDet är inte en överdrift att säga att utan alternativ skarvning skulle biologisk mångfald inte vara möjlig. Alternativ skarvning kan producera flera proteiner från en enda gen. Denna flexibilitet gör att samma gen kan bidra till olika egenskaper. Detta är möjligt på grund av exoner, som är sträckor av nukleotider som finns kvar i RNA-produkten, och introner, som avlägsnas genom RNA-skarvning. Det finns många sätt för alternativ skarvning som bidrar till biologisk mångfald i eukaryoter. Aktivatorer, såsom startkodon AUG, på skarvplatsen främjar skarvning. Dessa mekanismer varierar i varje situation och tros reglera cellfunktioner baserade på speciella förhållanden. Felaktig skarvning kan dock också bidra till olika sjukdomar, inklusive cancer.
Exon Hoppa
Denna mekanism är också känd som kassett exon, där ett exon skarvas ur genen under transkriptionen. Ett exempel skulle vara dsx-genen i D. melanogaster (fruktfluga). Hannar har exoner 1, 2, 3, 5 och 6 medan kvinnor har 1, 2, 3 och 4. En polyadenyleringssignal i exon 4 får transkriptionen att stanna vid den punkten. Exon 4 läggs till kvinnor på grund av en av aktivatorerna som endast finns i kvinnor och inte hos män.
Ömsesidigt exklusiva exoner
••• Thomas Northcut / Lifesize / Getty ImagesNär det gäller ömsesidigt exklusiva exoner behålls endast en av två på varandra följande exoner under transkriptionen. Ett exempel är regleringen av exonerna 8a och 8 i CaV1.2-kalciumkanalerna. I Timothy syndrom kan de alternativa formerna av dessa två exoner leda till olika symtom på sjukdomen, vilket orsakar störning av kalciumhomeostas som behövs för muskelkontraktion. Båda exonerna kan emellertid inte existera hos patienter; endast en av dem transkriberas, även om båda är närvarande i genen.
Alternativ 3 'Acceptorwebbplatser
Skarvkorsningen vid 3'-änden används, vilket ändrar 5'-gränsen för nedströms-exonet. Ett exempel är Transformer (Tra) aktivatorprotein som finns i kvinnor av D. melanogaster (fruktfluga). Den ursprungliga genen för Tra innehåller två acceptorplatser där genen kan delas under transkription. Män använder uppströmsacceptorwebbplatsen, som inkluderar ett tidigt stoppkodon. Detta bildar ett icke-funktionellt protein. Kvinnor använder nedströms acceptorplatsen, vilket gör att stoppkodonet skärs ut som en del av intronet och bildar ett fungerande Tra-protein.
Alternativa 5-givarsidor
••• Comstock-bilder / Comstock / Getty ImagesSkarvkorsningen vid 5 'används, vilket ändrar 3'-gränsen för uppströms exon. Medan alternativa acceptorplatser leder till små variationer i proteinsekvenser, kan alternativa givarsidor leda till drastiska skillnader i proteinsekvens och struktur eftersom det kan orsaka ramförändringar. Ett exempel skulle vara den alternativa givarsäteuppdelningen av BTNL2-genen. Användningen av uppströmsstället, istället för nedströmsstället, leder till ett förkortat protein utan den C-terminala IgC-domänen eller transmembranhelixen. Detta resulterar i predisposition för kronisk inflammatorisk sjukdom.
Intronretention
I likhet med exonhoppning behålls exonet i mRNA, men till skillnad från exonhoppning flankeras exonet inte av introner. Om introner existerade kodas de ofta i de kodande regionerna bland aminosyrorna i närbelägna exoner, stoppkodon eller en förskjutning i läsramen som får proteinet att bli icke-funktionellt. Detta är den minst vanliga mekanismen för alternativ skarvning.